Investigating the effect of ceramic materials on structural analysis of ball bearing
Bılyalı rulmanların yapısal analızınde seramık malzemelerın etkısının incelenmesı
- Tez No: 439660
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ATAKAN ALTINKAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Bu çalışmada ANSYS yazılım yardım ile rulmanlar gerilme dayanaklığı incelenip sonuç olarak hibrit rulmanların daha dayanaklı ve güvenli oldukları sağlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için“Augmented Lagrange”formulasiyonu konktaktlar üzerinde uygulanmıştır. Sınır şartları olarak, yer çekim kuvveti gözönune alınmıştır. 20 derecelik dönüş iç ring için 86 rad/s hızında uygulanmıştır. Bu analizde kontaktların sayılarının etkileri artı kullanılan malzeme değişikliği etkisi gerilme dağılımı incelenmiştir. Sonuç olarak Silikon Karbür'ın rulmanın top malzemesi olarak gerilme kuvveti 1600MPa göstermektedir. Halbuki gerilme kuvveti çelik ve Silikon Nitrid için sıra ile 2100MPa ve 1800 MPa'dir.“Cauchy Strain”değeri tüm malzemeler üzerinde incelenmiştir. En düşük değer Silikon Karbür cinsinde olan toplarda tespit edilmiştir. Bu değer incelenen malzemeler arasında çelik için maksimum değeri göstermektedir. Netice itibari ile bu çalışma kapsamında hibrit rulmanlar aynı çalışma koşullarında daha dayanıklı, uzun omurlu ve yorulmaya karşı daha dayanıklı olarak tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Rolling bearing is one of the most significant tools in industry. The most common type of rolling bearing is ball bearing. The first concept of ball bearing has designed in about 1790. Common types of ball bearings are angular contact, axial and deep groove ball bearings. Axially asymmetric races are used in angular contact ball bearing. Therefore, the angle of contacts in these kind of bearing are equal in both inner and outer raceways. Combined loads (axial and radial) are better supported in Angular contact bearings and the contact angle of the bearing should be matched to the relative proportions of each. As the contact angle gets higher the ability to support the axial load increases, however, in high-speed applications the lower axial load generates centrifugal forces by changing the contact angle by balls at raceways. Ceramics such as silicone nitride are now regularly used in such applications due to their low density (40% of steel). These materials significantly reduce centrifugal force and function well in high temperature environments. They also tend to wear in a similar way to bearing steel—rather than cracking or shattering like glass or porcelain. Most bicycles use angular-contact bearings in the headsets because the forces on these bearings are in both the radial and axial direction. Side-by-side races are used in axial ball bearing. The transmission of axial load is directly through the bearing however, radial load has less support and has tendency to separate the races. Therefore, the damage of larger radial load is much more than axial load. One of the most important advantages of deep groove ball bearing is the ability to support the higher loads, because in a deep-groove radial bearing, the race dimensions are close to the dimensions of the balls that run in it. As the one of the most common ball bearings is deep groove ball bearing, most of the studies were done on this type of ball bearing. Finite element method (FEM) is the common method for the analysis which are related to contact pressure distribution. However, there were some experimental studies in this case. The simulations for contact pressure distribution were done staticly. In order to investigate contact pressure distribution Hertz contact theory is used. The reason why there is difference between Hertz theory result and simulation results for contact pressure distribution is that in Hertz theory calculation the friction is neglected. Static structural analysis give primary information about the motion of ball bearing. however, the motion of ball bearing in static analysis is not observable. According to the reviews some studies were done to reach the motion, but the final displacement of ball bearing was about 6 degrees. The aim of this study is to reach and observe the motion of ball bearing. Due to contact complexity in ANSYS, it is a challenge to have displacement convergence in these types of simulations. Eventually results are obtained at 20 degrees' rotational displacement. The next aim of this study is to prove the better performance of hybrid bearings. Ceramic and steel materials are used in this study to reach this case. According to the results of stress distribution and strain for each ball bearing, the ball bearings with ceramic balls on steel raceways have more efficiency than steel bearings.
Benzer Tezler
- Al2O3 ZrO2 CeO2 kompozitlerinin spark plazma sinterleme (SPS)yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Al2O3 ZrO2 CeO2 composites by spark plasma sintering (SPS)
BETÜL ZEYNEP BİLGİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Li2O - ZnO - Al2O3 camlarının kontrollü kristalizasyonu ve cam seramiklerin karakterizasyonu
The Controlled crystallization of Li2O - ZnO - Al2O3 - SiO2 glasses and the characterization of glass ceramics
ENGİN MAYTALMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM DEMİRKESEN
- Bigadiç kolemanit konsantrelerinin yapısal seramik üretiminde alüminaya katkısının incelenmesi
The investigation of the effect of colemanite addition on alumina in the production of structural ceramics
EMİN CANER NALBANT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRÜNNİSA ATEŞOK
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- Investigating the effects of micro arc oxidation (MAO) process on thermal and elevated temperature mechanical properties of AZ91 MG alloy
AZ91 MG alaşımlarının termal ve yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine mikro ark oksidasyon (MAO) prosesinin etkilerinin incelenmesi
EKİN SELVİ
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Structural and electronic investigation of Li2O-TiO2 system
Li2O-TiO2 sisteminin yapısal ve elektronik incelemesi
MELİKE MERCAN YILDIZHAN